CCD-Kamera

CCD-Kamera bezeichnet ein astronomisches Bildaufnahmegerät, das einen Charge-Coupled Device-Sensor (auf Deutsch: ladungsgekoppeltes Bauelement) verwendet, um Licht in digitale Bilddaten umzuwandeln. Seit den ersten astronomischen Einsätzen Mitte der 1970er-Jahre hat diese Technologie die fotografische Platte bis in die 1990er-Jahre weitgehend abgelöst; in der Amateurastronomie dominieren heute allerdings CMOS-Sensoren.

Ein CCD-Sensor besteht aus einem Raster lichtempfindlicher Pixel. Wenn Photonen auf den Sensor treffen, werden Elektronen freigesetzt und in kleinen Kondensatoren gespeichert. Die Ladungsmenge jedes Pixels ist proportional zur einfallenden Lichtmenge. Nach der Belichtung wird die Ladung zeilenweise ausgelesen und in Helligkeitswerte umgerechnet.

Im Vergleich zu Analogfilm bieten CCDs entscheidende Vorteile: Die Quanteneffizienz moderner Sensoren erreicht über 90 Prozent - das heißt, mehr als 9 von 10 einfallenden Photonen werden registriert. Filmemulsionen lagen oft unter 5 Prozent. Zudem ist der Helligkeitsbereich, den CCDs linear erfassen können, deutlich größer.

Astronomische CCD-Kameras werden meist auf Temperaturen von -10 bis -40 Grad Celsius gekühlt, um das thermische Rauschen des Sensors zu minimieren. Dieses Eigenrauschen würde sonst schwache Himmelsobjekte verdecken. In der professionellen Astronomie kommen für besonders anspruchsvolle Aufgaben auch wissenschaftliche Spezialkameras mit rückseitig belichteten CCD-Chips zum Einsatz, die mit flüssigem Stickstoff auf etwa -100 Grad Celsius gekühlt werden.